(57)【要約】【課題】  微生物固定化微粒子担体の流出による高コスト化を防止しつつ、一連の硝化・脱窒処理を経た処理水の性状の向上を一層図る。【解決手段】  硝化槽４で、微生物固定化微粒子担体６に高効率で付着した硝化菌により高効率に硝化処理を行う一方で、硝化槽４／脱窒槽１各々からの処理水を、固液分離槽５，３で各々固液分離し、分離回収された各分離固形分（硝化側では微生物固定化微粒子担体６、脱窒側では汚泥）を、前段に対応する硝化槽４／脱窒槽１各々に戻すべく返送することで、硝化槽４／脱窒槽１の菌体濃度を各々高濃度に維持すると共に、各分離処理水を各固液分離槽５，３より後段の処理ラインに各々供することで、菌体を含む分離固形分の各後段への流出を各々防止し、硝化槽４への脱窒菌、脱窒槽１への硝化菌の混入を各々防止しつつ装置１００から後段に供する処理水への菌体等の混入を防止し且つ硝化槽４及び脱窒槽１の各々で高効率処理を行う。【選択図】  図１
2005230783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物学的脱窒槽と、生物学的硝化槽と、これらの槽を組み合わせて接続し廃水をこれらの槽の生物学的処理に順次供するように配設される処理ラインと、を備える生物学的廃水処理装置おいて、
微生物の付着機能を有し、前記生物学的硝化槽内の廃水に混入される微生物固定化微粒子担体と、
前記生物学的硝化槽の後段に接続され、前記生物学的硝化槽からの処理水を固液分離し前記微生物固定化微粒子担体を分離回収すると共に分離処理水をこれより後段の処理ラインに供する硝化側固液分離槽と、
この硝化側固液分離槽で分離回収された微生物固定化微粒子担体を前記生物学的硝化槽に戻すべく返送する硝化側返送ラインと、
前記生物学的脱窒槽の後段に接続され、前記生物学的脱窒槽からの処理水を固液分離し汚泥を分離回収すると共に分離処理水をこれより後段の処理ラインに供する脱窒側固液分離槽と、
この脱窒側固液分離槽で分離回収された汚泥を前記生物学的脱窒槽に戻すべく返送する脱窒側返送ラインと、を備えることを特徴とする生物学的廃水処理装置。
【請求項２】
前記硝化側固液分離槽に供給される処理水に、凝集剤を投入する凝集剤供給装置を備えることを特徴とする請求項１記載の生物学的廃水処理装置。
【請求項３】
前記硝化側固液分離槽の後段に接続され、前記硝化側固液分離槽からの分離処理水を固液分離し汚泥を分離回収すると共に分離処理水をこれより後段の処理ラインに供する硝化側第二固液分離槽と、
この硝化側第二固液分離槽に供給される処理水に、凝集剤を投入する凝集剤供給装置と、
この硝化側第二固液分離槽で分離回収された汚泥を余剰汚泥として排出する排出ラインと、を備えることを特徴とする請求項１記載の生物学的廃水処理装置。
【請求項４】
前記微生物固定化微粒子担体は、粒径が、０．１〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の生物学的廃水処理装置。
【請求項５】
生物学的脱窒槽と、生物学的硝化槽と、これらの槽を組み合わせて接続する処理ラインと、を備え、廃水をこれらの槽で順次生物学的処理する生物学的廃水処理方法において、
微生物の付着機能を有する微生物固定化微粒子担体を、前記生物学的硝化槽内の廃水に混入し、
この微生物固定化微粒子担体が混入された生物学的硝化槽からの処理水を、硝化側固液分離槽で固液分離し、分離回収された微生物固定化微粒子担体を前記生物学的硝化槽に戻すべく返送すると共に分離処理水をこれより後段の処理ラインに供する一方で、
前記生物学的脱窒槽からの処理水を、脱窒側固液分離槽で固液分離し、分離回収された汚泥を前記生物学的脱窒槽に戻すべく返送すると共に分離処理水をこれより後段の処理ラインに供することを特徴とする生物学的廃水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水を生物学的硝化・脱窒する生物学的廃水処理装置及び生物学的廃水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃水に含まれるアンモニア性窒素化合物や有機性窒素化合物を処理する装置として、生物学的硝化槽、生物学的脱窒槽を組み合わせて接続し、これらの槽で廃水を順次生物学的処理する生物学的廃水処理装置が知られている。
【０００３】
この生物学的廃水処理装置にあっては、硝化槽の硝化菌の増殖速度が遅いことから硝化菌の保持量を多くすることが難しく、従って、滞留時間を長くして対処する必要があり当該硝化槽を大きくする必要があった。そこで、硝化槽に例えばポリウレタン等から構成されるスポンジ成形物やセラミックス等から構成される多孔性成形物等の微生物固定化担体を混入し、この微生物固定化担体の表面に硝化菌を付着させることで、硝化槽内の菌体濃度を所望に高くし、当該硝化槽を大きくすること無く高効率に硝化処理する技術が一部で採用されている。
【０００４】
そして、この硝化槽にあっては、硝化槽出口にスクリーンが配設され、このスクリーンで、槽外に流出しようとする微生物固定化担体を処理水から容易に分離することで、当該微生物固定化担体を槽内に残留させる。
【０００５】
ここで、上記微生物固定化担体は、スクリーンで簡単に分離されるように、その大きさが数ｍｍ〜数十ｍｍとされているため、単位重量当たりの表面積が小さく、従って菌体の付着能力が低く、活性が不十分である。
【０００６】
そこで、このような問題を解決すべく、粒径が数μｍの石炭燃焼灰（微生物固定化微粒子担体）を生物学的処理槽に投入して微生物を付着（凝集）させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１３１１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記石炭燃焼灰に微生物が付着した微生物凝集体（グラニュール）は、その大きさが百μｍ程度と細かく、この微生物凝集体及び石炭燃焼灰が槽出口のスクリーンを通して後段に流出し、後段に供する処理水の性状が悪化すると共に、石炭燃焼灰の流出分の補填が必要でランニングコストが高くなる。
【０００８】
また、上記生物学的硝化・脱窒処理にあっては、一連の硝化・脱窒処理を経た処理水の性状の向上も求められている。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、微生物固定化微粒子担体の流出による高ランニングコスト化を防止しつつ、一連の硝化・脱窒処理を経た処理水の性状の向上が一層図られる生物学的廃水処理装置及び生物学的廃水処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による生物学的廃水処理装置は、生物学的脱窒槽と、生物学的硝化槽と、これらの槽を組み合わせて接続し廃水をこれらの槽の生物学的処理に順次供するように配設される処理ラインと、を備える生物学的廃水処理装置おいて、微生物の付着機能を有し、生物学的硝化槽内の廃水に混入される微生物固定化微粒子担体と、生物学的硝化槽の後段に接続され、生物学的硝化槽からの処理水を固液分離し微生物固定化微粒子担体を分離回収すると共に分離処理水をこれより後段の処理ラインに供する硝化側固液分離槽と、この硝化側固液分離槽で分離回収された微生物固定化微粒子担体を生物学的硝化槽に戻すべく返送する硝化側返送ラインと、生物学的脱窒槽の後段に接続され、生物学的脱窒槽からの処理水を固液分離し汚泥を分離回収すると共に分離処理水をこれより後段の処理ラインに供する脱窒側固液分離槽と、この脱窒側固液分離槽で分離回収された汚泥を生物学的脱窒槽に戻すべく返送する脱窒側返送ラインと、を備えることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明による生物学的廃水処理方法は、生物学的脱窒槽と、生物学的硝化槽と、これらの槽を組み合わせて接続する処理ラインと、を備え、廃水をこれらの槽で順次生物学的処理する生物学的廃水処理方法において、微生物の付着機能を有する微生物固定化微粒子担体を、生物学的硝化槽内の廃水に混入し、この微生物固定化微粒子担体が混入された生物学的硝化槽からの処理水を、硝化側固液分離槽で固液分離し、分離回収された微生物固定化微粒子担体を生物学的硝化槽に戻すべく返送すると共に分離処理水をこれより後段の処理ラインに供する一方で、生物学的脱窒槽からの処理水を、脱窒側固液分離槽で固液分離し、分離回収された汚泥を生物学的脱窒槽に戻すべく返送すると共に分離処理水をこれより後段の処理ラインに供することを特徴としている。
【００１２】
このような生物学的廃水処理装置及び生物学的廃水処理方法によれば、生物学的硝化槽にあっては、微生物の付着機能を有する微生物固定化微粒子担体に硝化菌が高効率で付着し、この微生物固定化微粒子担体に高効率で付着した硝化菌により、高効率に硝化処理が行われる。この生物学的硝化槽からの処理水は、当該生物学的硝化槽より後段の硝化側固液分離槽で、微生物固定化微粒子担体と分離処理水とに分離され、分離処理水がこの硝化側固液分離槽より後段の処理ラインに供されるため、後段への微生物固定化微粒子担体の流出が防止されると共に、硝化側固液分離槽で分離回収された微生物固定化微粒子担体が、生物学的硝化槽に戻すべく返送されるため、生物学的硝化槽の硝化菌濃度が高濃度に維持される。一方、生物学的脱窒槽からの処理水は、当該生物学的脱窒槽より後段の脱窒側固液分離槽で、脱窒菌を含む汚泥と分離処理水とに分離され、分離処理水がこの固液分離槽より後段の処理ラインに供されるため、後段への汚泥の流出が防止されると共に、脱窒側固液分離槽で分離回収された汚泥が、生物学的脱窒槽に戻すべく返送されるため、生物学的脱窒槽の脱窒菌濃度が高濃度に維持される。従って、生物学的硝化槽への脱窒菌の混入、生物学的脱窒槽への硝化菌の混入が防止されつつ、装置から後段に供する処理水への菌体等の混入が防止され、且つ、生物学的硝化槽及び生物学的脱窒槽の各々で高効率処理が行われる。
【００１３】
ここで、硝化側固液分離槽に供給される処理水に、凝集剤を投入する凝集剤供給装置を備えていると、この凝集剤により、硝化菌及び硝化菌が付着した微生物固定化微粒子担体が大きなフロックに形成されるため、この大きなフロックを含む汚泥が硝化側固液分離槽で容易に分離回収されて生物学的硝化槽に戻すべく返送される。
【００１４】
また、この硝化側固液分離槽では、硝化菌及び微生物固定化微粒子担体が完全には分離処理水から分離されずに、分離処理水と共に後段へ流出することがあることから、上記凝集剤供給装置は備えずに、硝化側固液分離槽の後段に接続され、硝化側固液分離槽からの分離処理水を固液分離し汚泥を分離回収すると共に分離処理水をこれより後段の処理ラインに供する硝化側第二固液分離槽と、この硝化側第二固液分離槽に供給される処理水に、凝集剤を投入する凝集剤供給装置と、この硝化側第二固液分離槽で分離回収された汚泥を余剰汚泥として排出する排出ラインと、を備えているのが好ましい。
【００１５】
このような構成を採用した場合、前段の硝化側固液分離槽で分離回収された微生物固定化微粒子担体は、生物学的硝化槽に戻すべく返送される一方で、硝化側固液分離槽で分離回収漏れし後段へ流出する硝化菌及び硝化菌が付着した微生物固定化微粒子担体が、凝集剤により、大きなフロックに形成されるため、この大きなフロックを含む汚泥が硝化側第二固液分離槽で容易に分離回収されて当該硝化側第二固液分離槽から後段への流出が防止され、この分離回収された汚泥が生物学的硝化槽に返送されること無く余剰汚泥として排出されるため、生物学的硝化槽内に凝集剤が蓄積することが回避され、凝集剤による硝化菌の活性低下が防止される。また、予め大きなフロックは、前段の硝化側固液分離槽で固液分離されているため、凝集剤の投入量は少なくて済む。
【００１６】
ここで、微生物固定化微粒子担体の粒径を、０．１μｍ未満とすると、細か過ぎて流出し易いと共に取り扱いが厄介であり、一方、１０００μｍより大きくすると、単位重量当たりの表面積が小さく菌体の付着能力が低いと共に生物学的硝化槽に沈降して堆積することから、微生物固定化微粒子担体の粒径を、０．１〜１０００μｍとするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による生物学的廃水処理装置及び生物学的廃水処理方法は、生物学的硝化槽で、微生物固定化微粒子担体に高効率で付着した硝化菌により、高効率に硝化処理を行う一方で、硝化槽／脱窒槽各々からの処理水を、これら槽の後段の固液分離槽で各々固液分離し、分離回収された各分離固形分（硝化側では微生物固定化微粒子担体、脱窒側では汚泥）を、前段に対応する硝化槽／脱窒槽各々に戻すべく返送することで、硝化槽／脱窒槽の菌体濃度を各々高濃度に維持すると共に、各分離処理水を各固液分離槽より後段の処理ラインに各々供することで、菌体を含む分離固形分の各後段への流出を各々防止するようにし、生物学的硝化槽への脱窒菌の混入、生物学的脱窒槽への硝化菌の混入を防止しつつ、装置から後段に供する処理水への菌体等の混入を防止し、且つ、生物学的硝化槽及び生物学的脱窒槽の各々で高効率処理を行うようにしている。従って、微生物固定化微粒子担体の流出による高ランニングコスト化を防止しつつ、一連の硝化・脱窒処理を経た処理水の性状の向上を一層図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明による生物学的廃水処理装置及び生物学的廃水処理方法の好適な実施形態について図１〜図４を参照しながら説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る生物学的廃水処理装置を示す構成図である。
【００１９】
図１に示すように、第一実施形態に係る生物学的廃水処理装置１００は、廃水を生物学的硝化・脱窒処理する装置であって、上流から下流（図示左側から右側）に向かって、生物学的脱窒槽１と、曝気槽２と、脱窒側固液分離槽としての沈殿槽３と、生物学的硝化槽４と、この生物学的硝化槽４に収容される微生物固定化微粒子担体６と、硝化側固液分離槽としての沈殿槽５と、これらの槽１〜５を所定に接続する処理ラインＬ１と、を具備している。この処理ラインＬ１は、処理ラインＬ１ａ〜Ｌ１ｋを備え、主に廃水を所定の生物学的処理に順次供するように配設されている。
【００２０】
ここで、廃水としては、下水、屎尿、産業廃水、ごみ浸出水等が主に対象とされるが、特に図１に示す第一実施形態、図２に示す第二実施形態、図３に示す第三実施形態では、有機物（ＢＯＤ成分）を含有する下水等の廃水を対象とするのが好適である。
【００２１】
生物学的脱窒槽１には、廃水を供給する処理ラインＬ１ａが接続されている。この生物学的脱窒槽１は、槽内に脱窒菌を収容し、処理ラインＬ１ａからの廃水を生物学的脱窒処理する。この生物学的脱窒槽１には、当該脱窒槽１の処理水を曝気槽２へ供給する処理ラインＬ１ｂが接続されている。なお、処理ラインＬ１ａから供給される廃水に固形分が多い場合には、必要に応じて前段に沈殿槽等（不図示）を設置し予め固形分を分離処理することが好ましい。
【００２２】
曝気槽２は、槽内に空気が供給され槽内を好気条件下として、処理ラインＬ１ｂからの処理水を曝気処理する。この曝気槽２には、当該曝気槽２の処理水を沈殿槽３へ供給する処理ラインＬ１ｃが接続されている。
【００２３】
沈殿槽３は、処理ラインＬ１ｃからの処理水を、汚泥（分離固形分）と分離処理水とに固液分離する。この沈殿槽３には、分離処理水を生物学的硝化槽４へ供給する処理ラインＬ１ｄが接続されていると共に、分離固形分である汚泥の一部を生物学的脱窒槽１に返送する処理ライン（脱窒側返送ライン）Ｌ１ｅが接続され、さらに残りの汚泥を余剰汚泥として装置外に排出する処理ラインＬ１ｆが接続されている。
【００２４】
生物学的硝化槽４は、槽内に硝化菌及び微生物固定化微粒子担体６を収容すると共に槽内に空気が供給され、処理ラインＬ１ｄからの分離処理水を生物学的硝化処理する。
【００２５】
この生物学的硝化槽４に収容される微生物固定化微粒子担体６としては、例えば、石炭燃焼灰や汚泥燃焼灰等の燃焼灰、活性アルミナ、ゼオライト、酸化チタン、フェライト、各種炭素材（活性炭、木炭等）等や、それらの使用済み廃棄物等が採用される。
【００２６】
これらの微生物固定化微粒子担体６は、その粒度を、０．１〜１０００μｍとするのが好ましい。これは、０．１μｍ未満とすると、細か過ぎて後段へ流出し易いと共に取り扱いが厄介であり、一方、１０００μｍより大きいと、単位重量当たりの表面積が小さく菌体の付着能力が低いと共に生物学的硝化槽４に沈降して堆積するからである。より好ましくは、数μｍ〜数百μｍである。なお、微生物固定化微粒子担体６の硝化槽４内の割合としては、約０．１〜１００ｇ／Ｌ、より好ましくは１〜１０ｇ／Ｌ程度である。
【００２７】
このような構成の微生物固定化微粒子担体６は、単位重量当たりの表面積が大きく、且つ、カチオン的性質を有し微生物の付着効果が高い（微生物が付着し易い）ため、微生物固定化微粒子担体として適している。
【００２８】
特に、微生物固定化微粒子担体６を石炭燃焼飛灰とすると、この石炭燃焼飛灰は、石炭を燃料とするボイラ等の燃焼排ガスに伴って排出されるもので、燃焼排ガスの経路に設置した電気集塵機やバグフィルタ等で捕集されるものであり、容易に手に入ることから、微生物固定化微粒子担体として適している。この燃焼飛灰は、そのまま用いることが可能であるが、飛灰には、一般的に、水銀、砒素、セレン等の有害な揮発性重金属や、ダイオキシン等の有害な有機塩素系化合物、並びに、硫安等の窒素化合物が多く含まれることがあるため、前処理して除去することが好ましい。
【００２９】
なお、この微生物固定化微粒子担体６は、生物学的硝化槽４に投入されても、沈殿槽３と生物学的硝化槽４とを接続する処理ラインＬ１ｄに投入されても良く、要は、生物学的硝化槽４内の処理水（廃水）に混入されれば良い。
【００３０】
そして、このような微生物固定化微粒子担体６を収容する生物学的硝化槽４には、当該硝化槽４の処理水を沈殿槽５へ供給する処理ラインＬ１ｇが接続されている。
【００３１】
沈殿槽５は、処理ラインＬ１ｇからの処理水を、微生物固定化微粒子担体６を含む汚泥（分離固形分）と分離処理水とに固液分離する。この沈殿槽５には、分離処理水を生物学的脱窒槽１に返送する処理ラインＬ１ｈが接続されていると共に、分離処理水の一部を最終処理水として後段へ供給する処理ラインＬ１ｉが接続されている。また、この沈殿槽５には、微生物固定化微粒子担体６を含む汚泥（分離固形分）を生物学的硝化槽４に返送する処理ライン（硝化側返送ライン）Ｌ１ｊが接続され、さらに一部の汚泥を余剰汚泥として装置外に排出する処理ラインＬ１ｋが接続されている。
【００３２】
このように構成された生物学的廃水処理装置１００によれば、廃水は、生物学的脱窒槽１で脱窒菌により脱窒処理され、亜硝酸性窒素や硝酸性窒素が窒素に変換され、ＢＯＤ成分の一部が分解除去されると共に有機性窒素化合物がアンモニア性窒素に変換される。この生物学的脱窒槽１からの処理水は、曝気槽２で曝気処理され、アンモニア性窒素の一部が硝化されると共にＢＯＤ成分の殆どが除去される。この曝気槽２からの処理水は、沈殿槽３で汚泥と分離処理水とに固液分離され、汚泥の一部は生物学的脱窒槽１へ戻され、残りの汚泥は余剰汚泥として装置外に排出される。
【００３３】
このように生物学的脱窒槽１にあっては、当該生物学的脱窒槽１から後段へ流出した脱窒菌を含む汚泥が返送されるため、当該脱窒菌を含む汚泥の後段への流出が防止されていると共に、生物学的脱窒槽１の脱窒菌濃度が高濃度に維持されて脱窒処理が高効率で行われる。
【００３４】
一方、窒素成分が主体となった分離処理水は、微生物固定化微粒子担体６を収容している生物学的硝化槽４に供給される。この時、生物学的硝化槽４内のｐＨの低下が大きい場合等は、必要に応じて炭酸ソーダ（Ｎａ２ＣＯ３）等のアルカリ物質が生物学的硝化槽４内に供給される。
【００３５】
ここで、生物学的硝化槽４内の微生物固定化微粒子担体６は、前述したように、単位重量当たりの表面積が大きく、且つ、微生物の付着効果が高いため、硝化菌が微生物固定化微粒子担体６に高効率に付着し（多量に付着し）、この微生物固定化微粒子担体６に高効率に付着した硝化菌により、沈殿槽３からの分離処理水は、高菌体濃度で高効率に硝化処理され、アンモニア性窒素の殆どが亜硝酸性窒素や硝酸性窒素に変換される。
【００３６】
この生物学的硝化槽４の処理水は、沈殿槽５に供給され、硝化菌が多量に付着している微生物固定化微粒子担体を含む微生物固定化微粒子担体６及び汚泥は、沈殿槽５で固液分離され、この分離回収された微生物固定化微粒子担体６及び汚泥は、生物学的硝化槽４に戻される。
【００３７】
従って、生物学的硝化槽４の菌体濃度が高濃度に維持され、従来に比して生物学的硝化槽の小型化を図りつつ高効率に硝化処理が行われる。
【００３８】
また、このように微生物固定化微粒子担体６が生物学的硝化槽４に戻されるため、微生物固定化微粒子担体６の流出による高ランニングコスト化が防止されている。
【００３９】
そして、沈殿槽５からの分離処理水は生物学的脱窒槽１へ戻され、生物学的脱窒槽１で脱窒処理され、亜硝酸性窒素や硝酸性窒素が窒素に変換され、以降は上述したのと同様な処理に供される。
【００４０】
このように、本実施形態においては、生物学的硝化槽４で、微生物固定化微粒子担体６に高効率で付着した硝化菌により、高効率に硝化処理が行われる一方で、脱窒槽１／硝化槽４各々からの処理水が、これら槽１，４の後段の沈殿槽３，５で各々固液分離され、分離回収された各分離固形分（脱窒側では汚泥、硝化側では微生物固定化微粒子担体６）が、前段に対応する脱窒槽１／硝化槽４各々に戻すべく返送されることで、脱窒槽１／硝化槽４の菌体濃度が各々高濃度に維持されていると共に、各分離処理水が各沈殿槽３，５より後段の処理ラインに各々供給されることで、菌体を含む分離固形分の各後段への流出が各々防止されている。このため、生物学的硝化槽４への脱窒菌の混入、生物学的脱窒槽１への硝化菌の混入が防止されつつ、装置１００から後段に供する処理水への菌体等の混入が防止され、且つ、生物学的硝化槽４及び生物学的脱窒槽１の各々で高効率処理が行われている。
【００４１】
従って、微生物固定化微粒子担体６の流出による高ランニングコスト化が防止されつつ、一連の硝化・脱窒処理を経て、沈殿槽５から後段へ供給される最終処理水の性状の向上が一層図られている。因みに、脱窒菌が生物学的硝化槽４に混入すると、当該硝化槽４での硝化菌の活性が特に低下することから、本実施形態のように、脱窒菌を含む汚泥を生物学的硝化槽４へ向かわないように固液分離することが、特に有効である。
【００４２】
図２は、本発明の第二実施形態に係る生物学的廃水処理装置を示す概略構成図である。
【００４３】
この第二実施形態の生物学的廃水処理装置２００が、第一実施形態の生物学的廃水処理装置１００と違う点は、生物学的硝化槽４の処理水を沈殿槽５に供給する処理ラインＬ１ｇに、例えば鉄やアルミニウムの化合物等の無機凝集剤を供給する無機凝集剤供給装置１２と、高分子凝集剤を供給する高分子凝集剤供給装置１４と、を設けた点である。また、処理ラインＬ１ｇに、中和剤を供給する中和剤供給装置１３も設けられている。
【００４４】
このように構成された第二実施形態の生物学的廃水処理装置２００によれば、無機凝集剤供給装置１２により供給される無機凝集剤、高分子凝集剤供給装置１４により供給される高分子凝集剤に従って、生物学的硝化槽４からの処理水中の硝化菌及び硝化菌が付着した微生物固定化微粒子担体６が大きなフロックに形成される（微生物凝集体（グラニュール）を形成する）ため、この大きなフロックを含む汚泥が沈殿槽５で容易に分離回収されて生物学的硝化槽４に戻される。
【００４５】
従って、第一実施形態に比して、生物学的硝化槽４の菌体濃度が一層高濃度に維持されて生物学的硝化槽４で一層高効率処理が行われると共に、沈殿槽５から後段への硝化菌及び微生物固定化微粒子担体６の流出が一層防止されて最終処理水への菌体等の混入が防止され、その結果、最終処理水の性状の向上が一層図られる。また、無機凝集剤を供給することにより、窒素と並ぶ富栄養化要因であるリンも除去されるという効果がある。
【００４６】
図３は、本発明の第三実施形態に係る生物学的廃水処理装置を示す概略構成図である。
【００４７】
この第三実施形態の生物学的廃水処理装置３００が、第一実施形態の生物学的廃水処理装置１００と違う点は、沈殿槽５の後段にさらに第二沈殿槽（硝化側第二固液分離槽）７を設けると共に、沈殿槽５の分離処理水を第二沈殿槽７に供給する処理ラインＬ１ｌに、例えば鉄やアルミニウムの化合物等の無機凝集剤を供給する無機凝集剤供給装置１２と、高分子凝集剤を供給する高分子凝集剤供給装置１４と、を設けた点である。また、処理ラインＬ１ｌに中和剤を供給する中和剤供給装置１３も設けられている。
【００４８】
上記第二沈殿槽７は、沈殿槽５からの分離処理水を、微生物固定化微粒子担体６を含む汚泥（分離固形分）と分離処理水とに固液分離するもので、この第二沈殿槽７には、分離処理水を後段へ供給する上記処理ラインＬ１ｈ，Ｌ１ｉが接続されると共に、微生物固定化微粒子担体６を含む汚泥を余剰汚泥として装置外に排出する処理ライン（排出ライン）Ｌ１ｍが接続されている。
【００４９】
このように構成された第三実施形態の生物学的廃水処理装置３００によれば、硝化菌が多量に付着している微生物固定化微粒子担体を含む微生物固定化微粒子担体６及び汚泥は、前段の沈殿槽５で分離回収されて生物学的硝化槽４に戻される一方で、沈殿槽５で分離回収漏れし後段へ流出する硝化菌及び硝化菌が付着した微生物固定化微粒子担体６が、無機凝集剤供給装置１２により供給される無機凝集剤、高分子凝集剤供給装置１４により供給される高分子凝集剤に従って、大きなフロックに形成され、この大きなフロックを含む汚泥が第二沈殿槽７で容易に分離回収される。
【００５０】
従って、第二実施形態に比して、最終処理水への菌体等の混入が一層防止され、その結果、最終処理水の性状の向上が一層図られている。
【００５１】
また、第二沈殿槽７で分離固形分として容易に分離回収された汚泥が、生物学的硝化槽４に戻されること無く余剰汚泥として装置外に排出されるため、生物学的硝化槽４内に凝集剤（特に無機凝集剤）が蓄積することが回避され、第二実施形態に比して凝集剤による硝化菌の活性低下が防止されている。
【００５２】
また、前段の沈殿槽５で、大きなフロックは予め固液分離されるため、凝集剤の投入量は第二実施形態に比して少なくて済むという利点もある。
【００５３】
ここで、第一実施形態〜第三実施形態にあっては、特に有機物（ＢＯＤ成分）を含有する下水等の廃水を専ら対象とした生物学的廃水処理について説明したが、次の第四実施形態では、有機物を殆ど含まない産業廃水、ごみ浸出水等を対象とした生物学的廃水処理について説明する。
【００５４】
図４は、本発明の第四実施形態に係る生物学的廃水処理装置を示す概略構成図である。
【００５５】
この第四実施形態の生物学的廃水処理装置４００は、上流から下流（図示左側から右側）に向かって、生物学的硝化槽４と、硝化側固液分離槽としての沈殿槽５と、硝化側第二固液分離槽としての第二沈殿槽７と、生物学的脱窒槽１と、脱窒側固液分離槽としての沈殿槽８と、酸化槽（曝気槽）９と、固液分離槽としての沈殿槽１０と、これらの槽１，４，５，７〜１０を所定に接続する処理ラインＬ２と、を具備している。この処理ラインＬ２は、処理ラインＬ２ａ〜Ｌ２ｎを備え、主に廃水を所定の生物学的処理に順次供するように配設されている。
【００５６】
生物学的硝化槽４には、廃水を供給する処理ラインＬ２ａが接続されていると共に、当該生物学的硝化槽４の処理水を沈殿槽５へ供給する処理ラインＬ２ｂが接続され、槽内には、第一実施形態〜第三実施形態と同様な微生物固定化微粒子担体６が収容されている。
【００５７】
沈殿槽５には、当該沈殿槽５の分離処理水を第二沈殿槽７へ供給する処理ラインＬ２ｃが接続されると共に、微生物固定化微粒子担体６を含む汚泥（分離固形分）を生物学的硝化槽４に返送する処理ライン（硝化側返送ライン）Ｌ２ｄが接続されている。
【００５８】
沈殿槽５の分離処理水を第二沈殿槽７へ供給する処理ラインＬ２ｃには、例えば鉄やアルミニウムの化合物等の無機凝集剤を供給する無機凝集剤供給装置１２と、高分子凝集剤を供給する高分子凝集剤供給装置１４と、中和剤を供給する中和剤供給装置１３と、が各々接続されている。
【００５９】
第二沈殿槽７には、当該第二沈殿槽７の分離処理水を生物学的脱窒槽１へ供給する処理ラインＬ２ｅが接続されると共に、微生物固定化微粒子担体６を含む汚泥（分離固形分）を生物学的硝化槽４へ戻すこと無く余剰汚泥として装置外へ排出する処理ライン（排出ライン）Ｌ２ｆが接続されている。
【００６０】
生物学的脱窒槽１には、当該生物学的脱窒槽１の処理水を沈殿槽８へ供給する処理ラインＬ２ｇが接続されている。
【００６１】
沈殿槽８には、当該沈殿槽８の分離処理水を酸化槽９へ供給する処理ラインＬ２ｈが接続されると共に、脱窒菌を含む汚泥（分離固形分）を生物学的脱窒槽１へ返送する処理ライン（脱窒側返送ライン）Ｌ２ｉが接続され、さらに、一部の汚泥を余剰汚泥として装置外に排出する処理ラインＬ２ｊが接続されている。
【００６２】
酸化槽９には、当該酸化槽９の処理水を沈殿槽１０へ供給する処理ラインＬ２ｋが接続されている。
【００６３】
沈殿槽１０には、当該沈殿槽１０の分離処理水を最終処理水として後段へ供給する処理ラインＬ２ｌが接続されると共に、汚泥（分離固形分）を酸化槽９へ返送する処理ラインＬ２ｍが接続され、さらに、一部の汚泥を余剰汚泥として装置外に排出する処理ラインＬ２ｎが接続されている。
【００６４】
このように構成された第四実施形態の生物学的廃水処理装置４００によれば、廃水は、硝化菌が多量に付着した微生物固定化微粒子担体６を収容する生物学的硝化槽４で、高効率に硝化処理される。なお、生物学的硝化槽４内のｐＨの低下が大きい場合等は、必要に応じて炭酸ソーダ（Ｎａ２ＣＯ３）等のアルカリ物質が生物学的硝化槽４内に供給される。
【００６５】
この硝化処理された処理水は、沈殿槽５で固液分離されて、硝化菌が付着している微生物固定化微粒子担体を含む微生物固定化微粒子担体６及び汚泥は、分離回収され、この分離回収された微生物固定化微粒子担体６及び汚泥は、処理ラインＬ２ｄを介して生物学的硝化槽４に戻される。
【００６６】
沈殿槽５からの分離処理水には、無機凝集剤、高分子凝集剤が供給されて、沈殿槽５から分離回収漏れして流出する硝化菌及び硝化菌が付着した微生物固定化微粒子担体６は、大きなフロックとされて第二沈殿槽７で固液分離され、生物学的硝化槽４に戻されること無く余剰汚泥として排出され、一方、第二沈殿槽７からの分離処理水は、メタノール等の有機源が供給される生物学的脱窒槽１で脱窒処理され、この脱窒処理された処理水は、沈殿槽８で固液分離されて、脱窒菌を含む汚泥は生物学的脱窒槽１に戻され、沈殿槽８からの分離処理水は、酸化槽９で酸化処理されて残存する有機物が分解処理され、この酸化処理された処理水は、沈殿槽１０で固液分離されて、汚泥は酸化槽９に戻され、沈殿槽１０からの分離処理水は最終処理水として後段へ供される。なお、生物学的脱窒槽１と酸化槽９との間の沈殿槽８は。装置の簡略化のために割愛しても良い。
【００６７】
このような硝化・脱窒処理の順序を第三実施形態に対して概ね逆にした第四実施形態にあっても、第三実施形態と同様な効果を得ることができるというのはいうまでもない。
【００６８】
なお、微生物固定化微粒子担体６は以上の作用・効果を奏することから、当該微生物固定化微粒子担体６を、例えば生物学的脱窒槽１や曝気槽２等の生物学的処理槽内の廃水に混入するようにしても良い。
【００６９】
因みに、上記燃焼飛灰を用いること無く、例えばポリウレタン等から構成されるスポンジ成形物やセラミックス等から構成される多孔性成形物等の微生物固定化担体を用いる場合には、形状の大きさから例えば生物学的硝化槽出口に設けられるスクリーン等で固液分離が容易とされるが、単位重量当たりの表面積が小さいことから、上記実施形態の微生物固定化微粒子担体６に比して硝化菌の付着能力が低く、用いるには難がある。因みに、このスポンジ成形物や多孔性成形物等の微生物固定化担体を用いた場合、硝化菌の付着能力が低いことから、生物学的硝化槽の大きさは従来のものに対して約２０〜５０％程度しか小さくならず、上記実施形態の生物学的硝化槽４に比してその度合いは小さい。
【００７０】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、生物学的硝化槽４の後段に設ける固液分離槽を沈殿槽５としているが、沈殿槽５に限定されるものではなく、例えば、浮上槽、各種濾過槽（砂濾過槽、繊維濾過槽等）、膜分離槽、磁気分離槽等を採用することも可能であり、要は、微生物固定化微粒子担体６を分離可能であれば良い。また、他の固液分離槽３，７，８，１０も沈殿槽に限定されるものではない。
【実施例】
【００７１】
以下、上記実施形態の効果を確認すべく、本発明者が実施した実施例１〜４及び比較例１について述べる。結果は表１に示す。
【表１】
2005230783.tif 000003
【００７２】
（実施例１）
図１に示す装置を用い、水道水に、（ＮＨ４）２ＳＯ４：２５０ｍｇ−Ｎ／Ｌ、Ｎａ２ＨＰＯ４：３４０ｍｇ−Ｐ／Ｌ、メタノール：７００ｍｇ／Ｌとなるように添加した合成廃水を、８Ｌ／ｈの速度で、下水汚泥を種汚泥として導入した脱窒槽（有効容積２４Ｌ）に供給して処理し、次いで、曝気槽（有効容積１１Ｌ）に導入してＢＯＤ成分を殆ど（約１０ｍｇ／Ｌ以下に）分解した後、沈殿槽（有効容積３０Ｌ）で固液分離を行った。沈殿汚泥の一部は脱窒槽へ返送し、残部は余剰汚泥として装置外へ排出した。上澄水は、無機培地で馴養した汚泥を種汚泥として導入した硝化槽（有効容積２４Ｌ）に供給して処理した。この硝化槽には、種汚泥に加えて、微生物固定化微粒子担体として石炭燃焼灰（粒度約５〜１００μｍ）を５ｇ／Ｌ添加した。また、ｐＨを約７．５に調整するために、脱窒槽には硫酸を、硝化槽には炭酸ナトリウムを必要に応じて添加した。硝化槽からの処理水は、沈殿槽（有効容積３２Ｌ）に導入して固液分離を行い、上澄水の８０％を脱窒槽へ返送し、残部を最終処理水として放流した。また、硝化槽後段の沈殿槽の沈殿汚泥は、一部を硝化槽へ返送し、残部は余剰汚泥として装置外へ排出した。上記の運転を２０日間継続して行った。その結果は、表１に示すように、最終処理水は良好な性状を示した。
【００７３】
（比較例１）
実施例１の硝化槽の出口に、目開きの細かいスクリーン（５ｍｍ又は０．５ｍｍ）を設置すると共に、硝化槽の後段の沈殿槽を無くし、他は実施例１と同様にして運転を行った。その結果、目開き５ｍｍのスクリーンでは、微生物固定化微粒子担体及びこれに微生物が付着した微生物凝集体（グラニュール）の硝化槽からの流出が多く、硝化槽内の菌体保持が困難で運転２０日後には処理効果が殆ど無くなった。また、目開き０．５ｍｍのスクリーンでは、運転約１０日後に閉塞し運転が不可能となった。
【００７４】
（実施例２）
実施例１の石炭燃焼灰に代えて、ゼオライト又は酸化チタン（アナターゼ型）又はフェライト又は活性炭の何れかを、微生物固定化微粒子担体として硝化槽に投入し、他は実施例１と同様にして運転を行った。その結果は、表１に示すように、微生物固定化微粒子担体を何れとしても、最終処理水は良好な性状を示した。
【００７５】
（実施例３）
図２に示す装置を用い、硝化槽からの処理水に、無機凝集剤として硫酸アルミニウム（３００ｍｇ／Ｌ）、中和剤として炭酸ナトリウム及び高分子凝集剤（２ｍｇ／Ｌ）を添加して予め凝集処理を行い、硝化槽の後段の沈殿槽（有効容積１６Ｌ、滞留時間２ｈ）で固液分離を行い、他は実施例１と同様にして運転を行った。その結果は、表１に示すように、実施例１、２に比して、最終処理水の性状（ＳＳ）が一層向上された。
【００７６】
（実施例４）
図３に示す装置を用い、前段の沈殿槽としては有効容積１６Ｌの沈殿槽（滞留時間２ｈ）、後段の沈殿槽としては有効容積１６Ｌの沈殿槽（滞留時間２ｈ）を用い、前段の沈殿槽からの処理水に、無機凝集剤として硫酸アルミニウム（１００ｍｇ／Ｌ）、中和剤として炭酸ナトリウム及び高分子凝集剤（１ｍｇ／Ｌ）を添加して予め凝集処理を行い、他は実施例３と同様にして運転を行った。その結果は、表１に示すように、実施例３に比して、最終処理水の性状（ＳＳ）が一層向上された。また、実施例３に比して、凝集剤の投入量は少なくて済んだ。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る生物学的廃水処理装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る生物学的廃水処理装置を示す構成図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る生物学的廃水処理装置を示す構成図である。
【図４】本発明の第四実施形態に係る生物学的廃水処理装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…生物学的脱窒槽、３，８…脱窒側沈殿槽（脱窒側固液分離槽）、４…生物学的硝化槽、５…硝化側沈殿槽（硝化側固液分離槽）、６…微生物固定化微粒子担体、７…硝化側第二沈殿槽（硝化側第二固液分離槽）、１２，１４…凝集剤供給装置、１００，２００，３００，４００…生物学的廃水処理装置、Ｌ１，Ｌ２…処理ライン、Ｌ１ｅ，Ｌ２ｉ…処理ライン（脱窒側返送ライン）、Ｌ１ｊ，Ｌ２ｄ…処理ライン（硝化側返送ライン）、Ｌ１ｍ，Ｌ２ｆ…処理ライン（排出ライン）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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